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许昌大学在新型薄膜太阳能电池领域取得重要进展。近日，许昌大学郑智教授团队在环境友好、高元素丰度和新型薄膜太阳能电池材料领域取得重要进展，获得了一种具有大晶粒穿透结构、性能优异的Cu-Zn-Sn-S-Se (CZTSSe)太阳能电池。相关研究成果在线发表在著名的材料科学杂志《先进科学》 (Advanced Science，2022，DOI: 10.1002/Advs.202201241)上，标题为“光电转换效率为11.76%的DMF基大晶粒穿透Cu2ZnSn(Sx，Se1-x)4器件”，影响因子为16.88。

CZTSSe是一种极具发展潜力的新型薄膜太阳能电池材料，因其光吸收系数高、组成元素丰富、化学稳定性强而受到广泛关注。目前，溶液法是制备高效CZTSSe电池最有效的方法之一。二甲基亚砜(DMSO)溶剂虽然取得了很高的鉴定效率，但在金属化合物的溶解性和溶液稳定性方面存在明显的缺点。N，N-二甲基甲酰胺(DMF)具有许多活性中心，能有效提高溶液的溶解性和储存稳定性，是一种更有前途的环境友好型溶剂。遗憾的是，大部分使用DMF溶剂体系的CZTSSe太阳能电池不具备大晶粒跨度结构，容易造成大量开路电压损失(VOC)，限制了太阳能电池效率的提高。

针对上述问题，郑智研究组与河南大学吴四新教授合作，通过大量实验提出了可控制备大晶粒穿透结构CZTSSe的策略，即Cu2和Sn2的氧化还原反应和预退火温度协同优化。通过一系列的结构、形貌、电学和光电性能分析，确定430C是获得大晶粒穿透结构的最适宜温度。本文提出了三种薄膜生长模式和临界预退火温度的概念，成功地解释了大晶粒穿透结构的生长机理和氧化还原速率的改善效应。大晶粒穿透结构的CZTSSe可以大大减少载流子在界面的复合，从而有效提高电池效率。目前，在DMF基CZTSSe太阳能电池中，已经实现了最高11.76%的光电转换效率和最高501mV的开路电压。

许昌大学为论文第一单位，共同第一作者为许昌大学-河南理工大学联合培养的研究生崔玉波、许昌大学-河南大学联合培养的研究生王梦阳；许昌大学化学工程与材料研究所(表面微纳材料研究所)赵、土木工程学院范立波教授、河南大学吴四新教授、许昌大学郑智教授为合著者。崔玉波、王梦阳毕业于许昌大学，从大二开始进入实验室，积极参与“物质之星”培养计划，是许昌大学实施“OPCE”教育体系的典型案例之一。近年来，许昌学院构建了开放、务实、创新的OPCE教育模式，开设了“《开放平台创新实践课程》”，制定了“物质之星”创新人才培养计划。基于“教学与科研、创新与实践相互借鉴”的理念，培养了一批具有创新实践能力的本科生，为应用型大学探索科教融合提供了很好的案例。本工作得到了国家自然科学基金(52072327，62074052，61874159)、高等教育教学改革项目(2014SJGLX064)、河南省学位与研究生教育改革项目(2021SJGLX060Y)、河南省高校R&D重点项目(20A140026)、许昌大学科研创新团队(2014)的支持。

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